Die Kühlmethoden von ölgefüllten Leistungstransformatoren können je nach ihrer Kapazität in verschiedene Typen unterteilt werden: ölgekühlte Selbstkühlung, ölgekühlte, luftgekühlte, erzwungene Ölzirkulation, luftgekühlt, erzwungene Ölzirkulation, wassergekühlt usw. Die spezifische Methode ist ausführlich erklärt von Qizheng Electric:
1. Ölgekühlter, selbstkühlender Typ
Das ölgekühlte Selbstkühlsystem verfügt über keine spezielle Kühlausrüstung. Das Öl zirkuliert auf natürliche Weise im Transformator und die vom Eisenkern und der Wicklung abgegebene Wärme wird durch die Konvektion des Öls an die Wand des Öltanks oder den Kühler übertragen. Je nach Größe der Transformatorleistung kann man sie in drei verschiedene Aufbauten einteilen:
1) Glatte Kastenwand. Transformatoren mit sehr kleinen Leistungen übernehmen diese Struktur, bei der das Gehäuse mit Stahlplatten verschweißt ist und die Wände völlig glatt sind;
2) Kastenwand mit Wärmeableitungsrippe. Durch das Anschweißen einiger Wärmeableitungsrippen an der glatten Gehäusewand wird der Bereich, der mit der Luft in Kontakt kommt, vergrößert, wodurch es für Transformatoren mit etwas größerer Leistung geeignet ist
3) Kühlung mit Heatpipes oder Radiatoren. Bei Transformatoren mit größerer Leistung werden zur Vergrößerung der Kühlfläche des Öltanks mehrere Kühler außerhalb des Tanks installiert. Bei den Kühlern handelt es sich um eine Reihe von Wärmeableitungsrohren mit oberen und unteren Sammlern, die über Flansche mit dem Öltank verbunden sind und abnehmbare Komponenten sind.
Wenn der Transformator läuft, erwärmt sich das Öl im Tank aufgrund der Erwärmung des Eisenkerns und der Wicklung. Das heiße Öl steigt zur Oberseite des Tanks und gelangt dann durch den oberen Einlass des Wärmeableitungsrohrs in das Wärmeableitungsrohr. Die Außenfläche des Wärmeableitungsrohrs kommt mit der kalten Außenluft in Kontakt und kühlt so das Öl. Kaltes Öl sinkt in das Wärmeableitungsrohr und fließt vom unteren Ende des Rohrs in den unteren Teil des Transformatoröltanks, wodurch der Ölstrom automatisch zirkuliert, um den Transformatorkern und die Wicklung effektiv zu kühlen.
Das ölgekühlte Selbstkühlsystem hat einen einfachen Aufbau und eine hohe Zuverlässigkeit und wird häufig in Transformatoren mit einer Leistung von weniger als 10.000 kVA eingesetzt.
Ölflussweg eines selbstkühlenden Öltransformators
1 Kraftstofftank; 2 Eisenkerne und Wicklungen; 3 Wärmeableitungsrohre
2. Ölgekühlt, luftgekühlt
Ölgekühltes, luftgekühltes Kühlsystem, auch bekannt als natürliche Ölzirkulation oder erzwungenes luftgekühltes Kühlsystem. Es installiert einen oder mehrere Lüfter neben jedem Kühler im Transformatoröltank und wandelt die natürliche Konvektion der Luft in erzwungene Konvektion um, um die Wärmeableitungskapazität des Kühlers zu verbessern. Im Vergleich zu selbstkühlenden Systemen kann die Kühleffizienz um 150 bis 200 % verbessert werden, was einer Steigerung der Transformatorausgangskapazität um 20 bis 40 % entspricht.
Wenn die Last gering ist, kann der Lüfter gestoppt werden und der Transformator kann im Selbstkühlungsmodus betrieben werden. Wenn die Last einen vorgegebenen Wert überschreitet, beispielsweise 70 % der Nennlast, kann der Lüfter automatisch in Betrieb genommen werden. Diese Kühlmethode wird häufig in Transformatoren mittlerer Leistung über 10.000 kVA eingesetzt.
3. Luftgekühlte Zwangsölzirkulation
Das luftgekühlte Kühlsystem mit erzwungener Ölzirkulation wird für Transformatoren mit großer Kapazität verwendet. Dieses Kühlsystem basiert auf einem ölgekühlten System mit einer Tauchölpumpe, die an der Verbindungsleitung zwischen dem Hauptgehäuse des Kraftstofftanks und dem Kühler (auch Kühler genannt) mit Lüfter installiert ist. Wenn die Ölpumpe läuft, wird das Öl im Tank von oben in den Kühler gesaugt und gelangt dann von der Unterseite des Transformators in den Tank, wodurch eine erzwungene Ölzirkulation erreicht wird. Der Kühleffekt hängt von der Umlaufgeschwindigkeit des Öls ab.
4. Wasserkühlung mit erzwungener Ölzirkulation
Das Wasserkühlsystem mit erzwungener Ölzirkulation besteht aus Tauchölpumpen, Ölkühlern, Ölleitungen, Kühlwasserleitungen usw. Während des Betriebs wird das Öl im oberen Teil des Transformators von der Ölpumpe angesaugt und unter Druck gesetzt, wodurch das Öl gedrückt wird um durch den Ölkühler zu strömen. Zur Kühlung des Öls wird Kühlwasser verwendet. Daher wird in diesem Kühlsystem die Wärme vom Eisenkern und der Wicklung zunächst auf das Öl übertragen, und die Wärme vom Öl wird dann auf das Kühlwasser übertragen. Diese Kühlmethode hat eine gute Wirkung, allerdings sind die Anforderungen an die Abdichtung des Transformators sehr hoch und der Öldruck während des Kühlvorgangs muss höher sein als der Druck des Kühlwassers.